(57)【要約】  ダイオード領域とＩＧＢＴ領域が形成されている半導体基板を備える半導体装置を提供する。ダイオード領域とＩＧＢＴ領域の間には、半導体基板の上面からアノード領域の下端及びボディ領域の下端より深い深さまでの範囲に、ｐ型の分離領域が形成されている。ダイオードドリフト領域内には、ダイオードライフタイム制御領域が形成されている。ダイオードライフタイム制御領域のキャリアライフタイムは、ダイオードライフタイム制御領域外のダイオードドリフト領域のキャリアライフタイムより短い。ダイオードライフタイム制御領域のＩＧＢＴ領域側の端部が、分離領域の下に位置している。
2011027474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオード領域とＩＧＢＴ領域が形成されている半導体基板を備える半導体装置であって、
ダイオード領域内の半導体基板の上面にアノード電極が形成されており、
ＩＧＢＴ領域内の半導体基板の上面にエミッタ電極が形成されており、
半導体基板の下面に共通電極が形成されており、
ダイオード領域には、
ｐ型であり、アノード電極に接しているアノード領域と、
ｎ型であり、アノード領域の下側に形成されているダイオードドリフト領域と、
ｎ型であり、ダイオードドリフト領域よりｎ型不純物濃度が高く、ダイオードドリフト領域の下側に形成されており、共通電極に接しているカソード領域、
が形成されており、
ＩＧＢＴ領域には、
ｎ型であり、エミッタ電極に接しているエミッタ領域と、
ｐ型であり、エミッタ領域の側方及び下側に形成されており、エミッタ電極に接しているボディ領域と、
ｎ型であり、ボディ領域の下側に形成されているＩＧＢＴドリフト領域と、
ｐ型であり、ＩＧＢＴドリフト領域の下側に形成されており、共通電極に接しているコレクタ領域と、
エミッタ領域とＩＧＢＴドリフト領域を分離している範囲のボディ領域に絶縁膜を介して対向しているゲート電極、
が形成されており、
ダイオード領域とＩＧＢＴ領域の間には、半導体基板の上面からアノード領域の下端及びボディ領域の下端より深い深さまでの範囲に、ｐ型の分離領域が形成されており、
ダイオードドリフト領域内には、ダイオードライフタイム制御領域が形成されており、
ダイオードライフタイム制御領域のキャリアライフタイムは、ダイオードライフタイム制御領域外のダイオードドリフト領域のキャリアライフタイムより短く、
ダイオードライフタイム制御領域のＩＧＢＴ領域側の端部が、分離領域の下に位置している、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
ＩＧＢＴドリフト領域内には、ＩＧＢＴライフタイム制御領域が形成されており、
ＩＧＢＴライフタイム制御領域のキャリアライフタイムは、ＩＧＢＴライフタイム制御領域外のＩＧＢＴドリフト領域のキャリアライフタイムより短く、
ＩＧＢＴライフタイム制御領域のダイオード領域側の端部が、分離領域の下に位置している、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の技術は、ダイオード領域とＩＧＢＴ領域が形成されている半導体基板を備える半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本国特許公開公報２００８−１９２７３７号には、ダイオード領域とＩＧＢＴ領域が形成されている半導体基板を備える半導体装置が開示されている。ダイオード領域には、ダメージ層が形成されている。ダメージ層がキャリアの再結合中心となるため、逆回復時にダイオードに流れる逆電流が低減される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ダメージ層は、通常、半導体基板に荷電粒子を打ち込むことにより形成される。荷電粒子を打ち込む工程においては、荷電粒子が打ち込まれる範囲は製造誤差が大きい。日本国特許公開公報２００８−１９２７３７号の半導体装置では、ダメージ層の端部が、ダイオード領域内、ＩＧＢＴ領域内、または、ダイオード領域とＩＧＢＴ領域の境界に位置している。したがって、製造誤差によりダメージ層の端部の位置がずれると、ダイオードの特性及びＩＧＢＴの特性が変化する。すなわち、この半導体装置では、ダメージ層が形成される範囲の製造誤差により、ダイオードの特性及びＩＧＢＴの特性にばらつきが生じ易い。【０００４】
本明細書は、ダイオードとＩＧＢＴを有する半導体装置であって、量産時にダイオードの特性、及び、ＩＧＢＴの特性にばらつきが生じ難い半導体装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する半導体装置は、ダイオード領域とＩＧＢＴ領域が形成されている半導体基板を備えている。ダイオード領域内の半導体基板の上面には、アノード電極が形成されている。ＩＧＢＴ領域内の半導体基板の上面には、エミッタ電極が形成されている。半導体基板の下面には、共通電極が形成されている。ダイオード領域には、アノード領域と、ダイオードドリフト領域と、カソード領域が形成されている。アノード領域は、ｐ型であり、アノード電極に接している。ダイオードドリフト領域は、ｎ型であり、アノード領域の下側に形成されている。カソード領域は、ｎ型であり、ダイオードドリフト領域よりｎ型不純物濃度が高く、ダイオードドリフト領域の下側に形成されており、共通電極に接している。ＩＧＢＴ領域には、エミッタ領域と、ボディ領域と、ＩＧＢＴドリフト領域と、コレクタ領域と、ゲート電極が形成されている。エミッタ領域は、ｎ型であり、エミッタ電極に接している。ボディ領域は、ｐ型であり、エミッタ領域の側方及び下側に形成されており、エミッタ電極に接している。ＩＧＢＴドリフト領域は、ｎ型であり、ボディ領域の下側に形成されている。コレクタ領域は、ｐ型であり、ＩＧＢＴドリフト領域の下側に形成されており、共通電極に接している。ゲート電極は、エミッタ領域とＩＧＢＴドリフト領域を分離している範囲のボディ領域に絶縁膜を介して対向している。ダイオード領域とＩＧＢＴ領域の間には、半導体基板の上面からアノード領域の下端及びボディ領域の下端より深い深さまでの範囲に、ｐ型の分離領域が形成されている。ダイオードドリフト領域内には、ダイオードライフタイム制御領域が形成されている。ダイオードライフタイム制御領域のキャリアライフタイムは、ダイオードライフタイム制御領域外のダイオードドリフト領域のキャリアライフタイムより短い。ダイオードライフタイム制御領域のＩＧＢＴ領域側の端部は、分離領域の下に位置している。【０００６】
ダイオードライフタイム制御領域はキャリアライフタイムが短縮化された領域であり、例えば、荷電粒子の打ち込みによって結晶欠陥が形成された領域等が含まれる。ダイオードドリフト領域内にダイオードライフタイム制御領域を形成することで、ダイオードの逆回復時にダイオードドリフト領域内のキャリアが再結合により消滅し易くなる。これにより、ダイオードの逆回復時に流れる逆電流を抑制することができる。この半導体装置では、ダイオードライフタイム制御領域のＩＧＢＴ領域側の端部が分離領域の下に位置しているので、端部の位置にばらつきが生じたとしても、ダイオード領域内におけるダイオードライフタイム制御領域の面積は変わらない。したがって、この半導体装置は、ダイオードの逆回復特性にばらつきが生じ難い。【０００７】
上述した半導体装置は、以下のように構成されていてもよい。ＩＧＢＴドリフト領域内には、ＩＧＢＴライフタイム制御領域が形成されていてもよい。ＩＧＢＴライフタイム制御領域のキャリアライフタイムは、ＩＧＢＴライフタイム制御領域外のＩＧＢＴドリフト領域のキャリアライフタイムより短い。ＩＧＢＴライフタイム制御領域のダイオード領域側の端部が、分離領域の下に位置していてもよい。【０００８】
ＩＧＢＴライフタイム制御領域はキャリアライフタイムが短縮化された領域であり、例えば、荷電粒子の打ち込みによって結晶欠陥が形成された領域等が含まれる。ＩＧＢＴドリフト領域内にＩＧＢＴライフタイム制御領域を形成することで、ＩＧＢＴのターンオフ時にＩＧＢＴドリフト領域内のキャリアが再結合により消滅し易くなる。これにより、ＩＧＢＴのターンオフ速度を向上させることができる。この半導体装置では、ＩＧＢＴライフタイム制御領域のダイオード領域側の端部が分離領域の下に位置しているので、端部の位置にばらつきが生じたとしても、ＩＧＢＴ領域内におけるＩＧＢＴライフタイム制御領域の面積は変わらない。したがって、この半導体装置は、ＩＧＢＴのターンオフ速度にばらつきが生じ難い。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】半導体装置１０のダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０の境界部分における縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態に係る半導体装置について説明する。
【００１１】
（半導体装置の構造）
図１に示すように、半導体装置１０は、半導体基板１２と、半導体基板１２の上面及び下面に形成されている金属層及び絶縁層等を備えている。半導体基板１２には、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０が形成されている。
【００１２】
ダイオード領域２０内の半導体基板１２の上面には、アノード電極２２が形成されている。ＩＧＢＴ領域４０内の半導体基板１２の上面には、エミッタ電極４２が形成されている。半導体基板１２の下面には、共通電極６０が形成されている。
【００１３】
ダイオード領域２０には、アノード層２６、ダイオードドリフト層２８、カソード層３０が形成されている。
【００１４】
アノード層２６は、ｐ型である。アノード層２６は、アノードコンタクト領域２６ａと低濃度アノード層２６ｂを備えている。アノードコンタクト領域２６ａは、半導体基板１２の上面に露出する範囲に、島状に形成されている。アノードコンタクト領域２６ａは、不純物濃度が高い。アノードコンタクト領域２６ａは、アノード電極２２に対してオーミック接続されている。低濃度アノード層２６ｂは、アノードコンタクト領域２６ａの下側及び側方に形成されており、アノードコンタクト領域２６ａを覆っている。低濃度アノード層２６ｂの不純物濃度は、アノードコンタクト領域２６ａより低い。
【００１５】
ダイオードドリフト層２８は、アノード層２６の下側に形成されている。ダイオードドリフト層２８は、ｎ型であり、不純物濃度が低い。
【００１６】
カソード層３０は、ダイオードドリフト層２８の下側に形成されている。カソード層３０は、半導体基板１２の下面に露出する範囲に形成されている。カソード層３０は、ｎ型であり、不純物濃度が高い。カソード層３０は、共通電極６０に対してオーミック接続されている。
【００１７】
アノード層２６、ダイオードドリフト層２８、及び、カソード層３０によってダイオードが形成されている。
【００１８】
ＩＧＢＴ領域４０には、エミッタ領域４４、ボディ層４８、ＩＧＢＴドリフト層５０、コレクタ層５２、及び、ゲート電極５４等が形成されている。
【００１９】
ＩＧＢＴ領域４０内の半導体基板１２の上面には、複数のトレンチが形成されている。各トレンチの内面には、ゲート絶縁膜５６が形成されている。各トレンチの内部に、ゲート電極５４が形成されている。ゲート電極５４の上面は絶縁膜５８により覆われている。ゲート電極５４は、エミッタ電極４２から絶縁されている。
【００２０】
エミッタ領域４４は、半導体基板１２の上面に露出する範囲に、島状に形成されている。エミッタ領域４４は、ゲート絶縁膜５６に接する範囲に形成されている。エミッタ領域４４は、ｎ型であり、不純物濃度が高い。エミッタ領域４４は、エミッタ電極４２に対してオーミック接続されている。
【００２１】
ボディ層４８は、ｐ型である。ボディ層４８は、ボディコンタクト領域４８ａと低濃度ボディ層４８ｂを備えている。ボディコンタクト領域４８ａは、半導体基板１２の上面に露出する範囲に、島状に形成されている。ボディコンタクト領域４８ａは、２つのエミッタ領域４４の間に形成されている。ボディコンタクト領域４８ａは、不純物濃度が高い。ボディコンタクト領域４８ａは、エミッタ電極４２に対してオーミック接続されている。低濃度ボディ層４８ｂは、エミッタ領域４４及びボディコンタクト領域４８ａの下側に形成されている。低濃度ボディ層４８ｂは、ゲート電極５４の下端より浅い範囲に形成されている。低濃度ボディ層４８ｂの不純物濃度は、ボディコンタクト領域４８ａよりも低い。低濃度ボディ層４８ｂによって、エミッタ領域４４がＩＧＢＴドリフト層５０から分離されている。ゲート電極５４は、エミッタ領域４４とＩＧＢＴドリフト層５０を分離している範囲の低濃度ボディ層４８ｂにゲート絶縁膜５６を介して対向している。
【００２２】
ＩＧＢＴドリフト層５０は、ボディ層４８の下側に形成されている。ＩＧＢＴドリフト層５０は、ｎ型である。ＩＧＢＴドリフト層５０は、ドリフト層５０ａとバッファ層５０ｂを備えている。ドリフト層５０ａは、ボディ層４８の下側に形成されている。ドリフト層５０ａは、不純物濃度が低い。ドリフト層５０ａは、ダイオードドリフト層２８と略同じ不純物濃度を有しており、ダイオードドリフト層２８と連続する層である。バッファ層５０ｂは、ドリフト層５０ａの下側に形成されている。バッファ層５０ｂは、ドリフト層５０ａよりも不純物濃度が高い。
【００２３】
コレクタ層５２は、ＩＧＢＴドリフト層５０の下側に形成されている。コレクタ層５２は、半導体基板１２の下面に露出する範囲に形成されている。コレクタ層５２は、ｐ型であり、不純物濃度が高い。コレクタ層５２は、共通電極６０に対してオーミック接続されている。
【００２４】
エミッタ領域４４、ボディ層４８、ＩＧＢＴドリフト層５０、コレクタ層５２、及び、ゲート電極５４によってＩＧＢＴが形成されている。
【００２５】
ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０の間には、分離領域７０が形成されている。分離領域７０は、半導体基板１２の上面からアノード層２６の下端及びボディ層４８の下端より深い深さまでの範囲に形成されている。より詳細には、分離領域７０は、半導体基板１２の上面からゲート電極５４の下端より深い深さまでの範囲に形成されている。分離領域７０は、アノード層２６及びボディ層４８に接している。分離領域７０は、ｐ型である。分離領域７０の不純物濃度は、低濃度アノード層２６ｂ及び低濃度ボディ層４８ｂより高い。分離領域７０の底面は、平坦である。分離領域７０は、アノード層２６とボディ層４８の間において電界が集中することを抑制する。特に、分離領域７０がゲート電極５４の下端よりも深い位置まで形成されているので、分離領域７０近傍のゲート電極５４に電界が集中することが抑制される。
【００２６】
分離領域７０の下側では、ダイオードドリフト層２８とドリフト層５０ａが連続している。ダイオード領域２０のカソード層３０は、分離領域７０の下側まで延出されており、ＩＧＢＴ領域４０のコレクタ層５２は、分離領域７０の下側まで延出されている。カソード層３０は、分離領域７０の下側で、コレクタ層５２と接している。すなわち、カソード層３０とコレクタ層５２の境界７２が、分離領域７０の下側に位置している。より詳細には、境界７２は、分離領域７０の底面（平坦部分）の下側に位置している。図１に示す境界部分の構造は、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０の間に沿って延設されている。すなわち、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０の間において、境界７２は分離領域７０に沿って伸びている。
【００２７】
ダイオードドリフト層２８内には、ダイオードキャリアライフタイム制御領域３９が形成されている。ダイオードキャリアライフタイム制御領域３９内には、半導体基板１２に荷電粒子を打ち込むことによって形成された結晶欠陥が存在している。ダイオードキャリアライフタイム制御領域３９内の結晶欠陥密度は、その周囲のダイオードドリフト層２８に比べて極めて高い。ダイオードキャリアライフタイム制御領域３９は、アノード層２６の近傍の深さであり、分離領域７０の下端より深い深さに形成されている。参照番号３９ａは、ダイオードキャリアライフタイム制御領域３９のＩＧＢＴ領域４０側の端部を示している。端部３９ａより外側（ＩＧＢＴ領域４０側）においては、結晶欠陥は深さ方向（図１の縦方向）に沿って分布している。これは、荷電粒子を打ち込む際に、マスクの開口部の外周近傍において荷電粒子の打ち込み深さが変化するためである。深さ方向に沿って分布している結晶欠陥は密度が低く、半導体装置１０の特性にほとんど影響を与えない。ダイオードキャリアライフタイム制御領域３９の端部３９ａは、分離領域７０の下側に位置している。より詳細には、端部３９ａは、分離領域７０の底面（平坦部分）の下側に位置している。すなわち、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０の間において、ダイオードキャリアライフタイム制御領域３９の端部３９ａが、分離領域７０に沿って伸びている。
【００２８】
ドリフト層５０ａ内には、ＩＧＢＴキャリアライフタイム制御領域５９が形成されている。ＩＧＢＴキャリアライフタイム制御領域５９内には、半導体基板１２に荷電粒子を打ち込むことによって形成された結晶欠陥が存在している。ＩＧＢＴキャリアライフタイム制御領域５９内の結晶欠陥密度は、その周囲のドリフト層５０ａに比べて極めて高い。ＩＧＢＴキャリアライフタイム制御領域５９は、バッファ層５０ｂの近傍の深さに形成されている。参照番号５９ａは、ＩＧＢＴキャリアライフタイム制御領域５９のダイオード領域２０側の端部を示している。端部５９ａの外側（ダイオード領域２０側）においては、結晶欠陥は深さ方向に沿って分布している。これは、荷電粒子を打ち込む際に、マスクの開口部の外周近傍において荷電粒子の打ち込み深さが変化するためである。深さ方向に沿って分布している結晶欠陥は密度が低く、半導体装置１０の特性にほとんど影響を与えない。ＩＧＢＴキャリアライフタイム制御領域５９の端部５９ａは、分離領域７０の下側に位置している。より詳細には、端部５９ａは、分離領域７０の底面（平坦部分）の下側に位置している。すなわち、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０の間において、ＩＧＢＴキャリアライフタイム制御領域５９の端部５９ａが、分離領域７０に沿って伸びている。
【００２９】
（半導体装置のダイオードの動作）
半導体装置１０のダイオードの動作について説明する。アノード電極２２と共通電極６０の間に、アノード電極２２がプラスとなる電圧（すなわち、順電圧）を印加すると、ダイオードがオンする。すなわち、アノード電極２２から、アノード層２６、ダイオードドリフト層２８、及び、カソード層３０を経由して、共通電極６０に電流が流れる。
【００３０】
本実施形態の半導体装置１０では、分離領域７０の下に境界７２が位置している。ダイオードがオンしているときには、図１の矢印８１に示すように、分離領域７０からカソード層３０に向かって電流が流れる。また、ダイオードがオンしているときには、図１の矢印８０に示すように、アノード層２６から分離領域７０の下のカソード層３０に向かって電流が流れる。このように、分離領域７０の下のダイオードドリフト層２８も電流経路となるので、このダイオードは順方向オン電圧が低い。但し、分離領域７０の下にはダイオードライフタイム制御領域３９が形成されており、矢印８１に示すように分離領域７０からダイオードドリフト層２８に流れるキャリアはダイオードライフタイム制御領域３９を通過するので、キャリアの多くはダイオードライフタイム制御領域３９で再結合により消滅する。また、分離領域７０からアノード電極２２までの距離が長いので、矢印８１に示す経路では電流が流れ難い。このため、矢印８１に示すように流れる電流は小さい。また、分離領域７０の下のカソード層３０からアノード層２６までの距離が長いので、図１の矢印８０に示すように流れる電流も小さい。このように、分離領域７０の下のダイオードドリフト層２８に流れる電流は小さい。このため、製造誤差により境界７２の位置（分離領域７０の幅方向（図１の左右方向）の位置）がずれたとしても、ダイオードの特性が変動し難い。すなわち、半導体装置１０の量産時に、ダイオードの順方向オン電圧がばらつき難い。
【００３１】
ダイオードに印加される電圧を順電圧から逆電圧に切り換えると、ダイオードが逆回復動作を行う。すなわち、順電圧印加時にダイオードドリフト層２８内に存在していたホールがアノード電極２２に排出され、順電圧印加時にダイオードドリフト層２８内に存在していた電子が共通電極６０に排出される。これによって、ダイオードに逆電流が流れる。逆電流は、短時間で減衰し、その後は、ダイオードに流れる電流は略ゼロとなる。ダイオードキャリアライフタイム制御領域３９内の結晶欠陥は、キャリアの再結合中心として機能する。したがって、逆回復動作時に、ダイオードドリフト層２８内のキャリアの多くが、ダイオードキャリアライフタイム制御領域３９内で再結合により消滅する。したがって、半導体装置１０では、逆回復動作時に生じる逆電流が抑制される。
【００３２】
本実施形態の半導体装置１０では、分離領域７０の下にダイオードキャリアライフタイム制御領域３９の端部３９ａが位置している。製造誤差により分離領域７０の下において端部３９ａの位置（分離領域７０の幅方向（図１の左右方向）の位置）がずれたとしても、ダイオード領域２０内におけるダイオードキャリアライフタイム制御領域３９の面積は変わらない。また、上述したように、分離領域７０の下のダイオードドリフト層２８に流れる電流は小さい。したがって、端部３９ａの位置がずれることによって分離領域７０の下のダイオードドリフト層２８の特性が変化しても、ダイオードの逆回復特性に与える影響は小さい。このため、半導体装置１０は、端部３９ａの位置がずれても、ダイオードの逆回復特性が変動し難い。すなわち、半導体装置１０の量産時に、ダイオードの逆回復特性がばらつき難い。
【００３３】
また、半導体装置１０では、ダイオードキャリアライフタイム制御領域３９が分離領域７０の下側まで伸びている。したがって、分離領域７０の下側のダイオードドリフト領域２８内に存在するキャリアが、ダイオードキャリアライフタイム制御領域３９で再結合する。このため、逆回復動作時に、分離領域７０近傍で高い電流が生じることが防止される。
【００３４】
（半導体装置のＩＧＢＴの動作）
半導体装置１０のＩＧＢＴの動作について説明する。エミッタ電極４２と共通電極６０の間に共通電極６０がプラスとなる電圧を印加し、ゲート電極５４にオン電位（チャネルが形成されるのに必要な電位以上の電位）を印加すると、ＩＧＢＴがオンする。すなわち、ゲート電極５４へのオン電位の印加により、ゲート絶縁膜５６に接する範囲の低濃度ボディ層４８ｂにチャネルが形成される。すると、電子が、エミッタ電極４２から、エミッタ領域４４、チャネル、ＩＧＢＴドリフト層５０、及び、コレクタ層５２を介して、共通電極６０に流れる。また、ホールが、共通電極６０から、コレクタ層５２、ＩＧＢＴドリフト層５０、低濃度ボディ層４８ｂ、及び、ボディコンタクト領域４８ａを介して、エミッタ電極４２に流れる。すなわち、共通電極６０からエミッタ電極４２に電流が流れる。
【００３５】
本実施形態の半導体装置１０では、分離領域７０の下に境界７２が位置している。ＩＧＢＴがオンしているときには、図１の矢印８３に示すように、コレクタ層５２から分離領域７０に向かって電流が流れる。また、ＩＧＢＴがオンしているときには、図１の矢印８２に示すように、分離領域７０の下のコレクタ層５２からボディ層４８に向かって電流が流れる。このように、分離領域７０の下のＩＧＢＴドリフト層５０も電流経路となるので、このＩＧＢＴはオン電圧が低い。但し、分離領域７０の下にはＩＧＢＴライフタイム制御領域５９が形成されており、矢印８３に示すようにＩＧＢＴドリフト層５０から分離領域７０に流れるキャリアはＩＧＢＴライフタイム制御領域５９を通過するので、キャリアの多くはＩＧＢＴライフタイム制御領域５９で再結合により消滅する。また、分離領域７０からエミッタ電極４２までの距離が長いので、矢印８３に示す経路では電流が流れ難い。このため、矢印８３に示すように流れる電流は小さい。また、分離領域７０の下のコレクタ層５２からボディ層４８までの距離が長いので、図１の矢印８２に示すように流れる電流は小さい。このように、分離領域７０の下のＩＧＢＴドリフト層５０に流れる電流は小さい。このため、製造誤差により境界７２の位置（分離領域７０の幅方向（図１の左右方向）の位置）がずれたとしても、ＩＧＢＴの特性が変動し難い。すなわち、半導体装置１０の量産時に、ＩＧＢＴのオン電圧がばらつき難い。
【００３６】
ゲート電極５４に印加する電位を、オン電位からオフ電位に切り換えると、ＩＧＢＴがターンオフする。すなわち、オン時にＩＧＢＴドリフト層５０内に存在していたホールが共通電極６０に排出され、オン時にＩＧＢＴドリフト層５０内に存在していた電子がエミッタ電極４２に排出される。これによって、ＩＧＢＴに逆電流が流れる。逆電流は、短時間で減衰し、その後は、ＩＧＢＴに流れる電流は略ゼロとなる。なお、ＩＧＢＴキャリアライフタイム制御領域５９内の結晶欠陥は、キャリアの再結合中心として機能する。したがって、ターンオフ動作時に、ＩＧＢＴドリフト層５０内のキャリアの多くが、ＩＧＢＴキャリアライフタイム制御領域５９内で再結合により消滅する。したがって、半導体装置１０では、ターンオフ動作時に生じる逆電流が抑制される。これにより、ＩＧＢＴのターンオフ速度が向上されている。
【００３７】
なお、本実施形態の半導体装置１０では、分離領域７０の下にＩＧＢＴキャリアライフタイム制御領域５９の端部５９ａが位置している。製造誤差により分離領域７０の下において端部５９ａの位置（分離領域７０の幅方向（図１の左右方向）の位置）がずれたとしても、ＩＧＢＴ領域４０内におけるＩＧＢＴキャリアライフタイム制御領域５９の面積は変わらない。また、上述したように、分離領域７０の下のＩＧＢＴドリフト層５０に流れる電流は小さい。したがって、端部５９ａの位置がずれることにより分離領域７０の下のＩＧＢＴドリフト層５０の特性が変化しても、ＩＧＢＴのターンオフ速度に与える影響は小さい。このため、半導体装置１０は、端部５９ａの位置がずれても、ＩＧＢＴのターンオフ速度が変動し難い。すなわち、半導体装置１０の量産時に、ＩＧＢＴのターンオフ速度がばらつき難い。
【００３８】
また、半導体装置１０では、ＩＧＢＴキャリアライフタイム制御領域５９が分離領域７０の下側まで伸びている。したがって、分離領域７０の下側のＩＧＢＴドリフト領域５０内に存在するキャリアが、ＩＧＢＴキャリアライフタイム制御領域５９で再結合する。このため、ターンオフ時に、分離領域７０近傍で高い電流が生じることが防止される。
【００３９】
以上に説明したように、本実施形態の半導体装置１０では、境界７２、ダイオードキャリアライフタイム制御領域３９の端部３９ａ、及び、ＩＧＢＴキャリアライフタイム制御領域５９の端部５９ａが、分離領域７０の下に位置している。言い換えると、境界７２、端部３９ａ、及び、端部５９ａが製造誤差により位置ずれしたとしても、分離領域７０の下に境界７２、端部３９ａ、及び、端部５９ａが位置するように、分離領域７０が十分な幅を有している。このため、半導体装置１０の量産時に、ダイオードの順方向オン電圧、ダイオードの逆回復特性、ＩＧＢＴのオン電圧、及び、ＩＧＢＴのターンオフ速度がばらつき難い。安定した品質で半導体装置１０を製造することができる。
【００４０】
なお、上述した実施形態の半導体装置１０では、ライフタイム制御領域３９、５９がダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０に形成されていたが、例えば、ダイオード領域２０とＩＧＢＴ領域４０の何れか一方にのみライフタイム制御領域を形成してもよい。
【図１】
2011027474.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成23年7月6日(2011.7.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオード領域とＩＧＢＴ領域が形成されている半導体基板を備える半導体装置であって、
ダイオード領域内の半導体基板の上面にアノード電極が形成されており、
ＩＧＢＴ領域内の半導体基板の上面にエミッタ電極が形成されており、
半導体基板の下面に共通電極が形成されており、
ダイオード領域には、
ｐ型であり、アノード電極に接しているアノード領域と、
ｎ型であり、アノード領域の下側に形成されているダイオードドリフト領域と、
ｎ型であり、ダイオードドリフト領域よりｎ型不純物濃度が高く、ダイオードドリフト領域の下側に形成されており、共通電極に接しているカソード領域、
が形成されており、
ＩＧＢＴ領域には、
ｎ型であり、エミッタ電極に接しているエミッタ領域と、
ｐ型であり、エミッタ領域の側方及び下側に形成されており、エミッタ電極に接しているボディ領域と、
ｎ型であり、ボディ領域の下側に形成されているＩＧＢＴドリフト領域と、
ｐ型であり、ＩＧＢＴドリフト領域の下側に形成されており、共通電極に接しているコレクタ領域と、
エミッタ領域とＩＧＢＴドリフト領域を分離している範囲のボディ領域に絶縁膜を介して対向しているゲート電極、
が形成されており、
ダイオード領域とＩＧＢＴ領域の間には、半導体基板の上面からアノード領域の下端及びボディ領域の下端より深い深さまでの範囲に、ｐ型の分離領域が形成されており、
ダイオードドリフト領域内には、ダイオードライフタイム制御領域が形成されており、
ダイオードライフタイム制御領域のキャリアライフタイムは、ダイオードライフタイム制御領域外のダイオードドリフト領域のキャリアライフタイムより短く、
ダイオードライフタイム制御領域のＩＧＢＴ領域側の端部が、分離領域の下に位置している、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
ＩＧＢＴドリフト領域内には、ＩＧＢＴライフタイム制御領域が形成されており、
ＩＧＢＴライフタイム制御領域のキャリアライフタイムは、ＩＧＢＴライフタイム制御領域外のＩＧＢＴドリフト領域のキャリアライフタイムより短く、
ＩＧＢＴライフタイム制御領域のダイオード領域側の端部が、分離領域の下に位置している、
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【国際調査報告】
2011027474.tif 000004
2011027474.tif 000005
2011027474.tif 000006
2011027474.tif 000007
2011027474.tif 000008